تقيس معدات اختبار القابلية للاشتعال مباشرة تفاعل المادة مع النار. وهي تقيس كَمّيًّا مقاييس حاسمة: وقت الاشتعال، ومعدل انتشار اللهب، ومدة الاحتراق، والقدرة على الإطفاء الذاتي. أثنّاء الاختبار، تُعرِّض الآلة عينة مُعَدّة بشكل صحيح للهب خاضع للتحكم، أو مصدر حرارة، أو تيار كهربائي. تخلق هذه البيئة المعيارية نتائج موضوعية وقابلة للتكرار للتصنيف الدقيق للسلامة من الحرائق. ستتعلم سير العمل العام، بدءًا من إعداد العينة والاشتعال الخاضع للتحكم إلى الملاحظة والمقاييس الرئيسية. كما تغطي أنواعًا محددة من الأجهزة، بما في ذلك جهاز اختبار القابلية للاشتعال الأوتوماتيكي، ومعدات اختبار القابلية للاشتعال الأفقي، و Sجهاز اختبار القابلية للاشتعال PI، وتشرح أساليب قياسها الفريدة.

النقاط الرئيسية

• تقيس معدات اختبار القابلية للاشتعال كيفية تفاعل المواد مع النار، بما في ذلك وقت الاشتعال وانتشار اللهب.

• الاختبارات الرأسية أكثر قسوة من الاختبارات الأفقية لأن اللهب ينتشر للأعلى بشكل أسرع.

• تساعد نقطة الوميض ودرجة حرارة الاشتعال الذاتي في تصنيف مخاطر الحرائق للتخزين والتداول الآمنين.

• يضمن اختبار القابلية للاشتعال تلبية المنتجات لمعايير السلامة ويوجه عملية اختيار المواد.

• يعتمد اختيار جهاز الاختبار المناسب على المادة والمعايير الصناعية الخاصة بك.
  
  

كيف تعمل معدات اختبار القابلية للاشتعال

تتبع معدات اختبار القابلية للاشتعال تسلسلاً محددًا. تقوم بإعداد العينة، وتعريضها لمصدر اشتعال خاضع للتحكم، ومراقبة كيفية احتراقها. كل خطوة مهمة للحصول على نتائج دقيقة.

إعداد وتثبيت العينات

يبدأ إعداد العينة بقطع المادة إلى حجم معياري. يتطلب المعيار ASTM D635، الذي يغطي الاحتراق الأفقي للبلاستيك، عينة بطول 125 مم، وعرض 13 مم، وبالسُمك المراد تصنيفه. ثم تقوم بتهيئة العينة تحت درجة حرارة ورطوبة خاضعتين للتحكم. تزيل هذه الخطوة تباين الرطوبة الذي قد يحرف النتائج.

يعتمد التثبيت على نوع الاختبار. بالنسبة لاختبار نفق شتاينر ASTM E84، تقوم بتثبيت عينة مجهزة بعرض 24 بوصة وطول 24 قدمًا مقلوبة على السقف تحت غطاء قابل للإزالة. بالنسبة لاختبارات المنسوجات بزاوية 45 درجة، توجهك إرشادات CPSC لتثبيت كل عينة بين لوحين معدنيين بحيث يكون جانب الاحتراق متجهًا لأعلى. تحتاج الأقمشة ذات السطح المرتفع إلى الفرشاة ضد اتجاه الألياف. ثم تقوم بتهيئة العينات المثبتة في فرن لمدة 30 ±2 دقيقة عند 105° ±3 °C (221° ±5 °F)، وتبريدها فوق مجفف لمدة 15 دقيقة على الأقل، واختبارها بزاوية 45° مع تطبيق اللهب لمدة ثانية واحدة.

يضمن التثبيت السليم ملامسة اللهب للعينة بنفس الطريقة في كل مرة. تجعل هذه الاستمرارية النتائج قابلة للتكرار عبر المعامل المختلفة.

الاشتعال والملاحظة

بمجرد تثبيتها، تواجه العينة لهبًا خاضعًا للتحكم. تستخدم العديد من التجهيزات موقد بنسن أو تيريل مع لهب غاز على مسافة ثابتة من حافة العينة. يمكن لـ جهاز اختبار القابلية للاشتعال الأوتوماتيكي تنظيم وقت تطبيق اللهب وموضعه بدقة عالية. بالنسبة لاختبارات الحرق الراسي UL 94، تتلقى مواد V المعيارية تطبيقين للهب لمدة 10 ثوانٍ، بينما تتلقى المواد الرقيقة (VTM) تطبيقين لمدة 3 ثوانٍ.

أثناء الاشتعال، تلاحظ عدة معايير. يحدد المعيار ISO 5658 وقت الاشتعال باعتباره المعيار الأساسي خلال هذه المرحلة، إلى جانب وقت الانطفاء وانتشار جبهة اللهب. وبعد سحب مصدر اللهب، تسجل وقت استمرار اللهب بعد إزالة مصدر الحرق. كما تلاحظ أيضًا ما إذا كانت القطرات المتساقطة تؤدي إلى اشتعال القطن الموجود في الأسفل وتقيس وقت استمرار لهب القطرات المتساقطة. والمادة التي يمكنها الانطفاء ذاتيًا عندما لا تكون متصلة باللهب تحصل على تقييم أفضل.

تعد هذه المعايير حاسمة في تحديد ما إذا كانت المادة تلبي معايير السلامة مثل IEC 60695-11-5، والذي ينطبق خصيصًا على اختبار القابلية للاشتعال للمكونات الكهربائية.

تتم العملية بأكملها تحت ظروف معيارية. وكل متغير — شدة اللهب، ومدة التعرض، ووضع العينة — يظل ثابتًا. ويتيح لك هذا التحكم مقارنة النتائج عبر المواد والدفعات والمختبرات المختلفة. كما تؤثر الحد الأدنى لتقييم طاقة الاشتعال للمادة أيضًا على سرعة اشتعالها تحت مصدر شرارة أو حرارة معين. وتمنحك معدات وإجراءات الاختبار الموثوقة بيانات يمكنك الاعتماد عليها لاتخاذ قرارات السلامة.

أنواع معدات اختبار القابلية للاشتعال

تتطلب المواد المختلفة أجهزة اختبار مختلفة. وستجد معدات متخصصة لاختبار القابلية للاشتعال للبلاستيك والمنسوجات والكابلات ومنتجات البناء. ويطبق كل نوع اللهب أو الحرارة في اتجاه معين ويقيس سلوك الحرق المتميز.

أجهزة اختبار اللهب الرأسية والأفقية

تثبت أجهزة اختبار اللهب الرأسية العينة بشكل رأسي وتطبق اللهب من الأسفل. ويخلق هذا الاتجاه أشد الظروف قسوة لأن اللهب ينتقل للأعلى على طول المادة. وتُستخدم الاختبارات الرأسية للمعدات الكهربائية والكابلات والمنسوجات وألواح البناء. ويحدد معيار UL 94 للبلاستيك ثلاثة تصنيفات رأسية: V-0 وV-1 وV-2. وتختلف هذه التصنيفات في المدة التي تحترق فيها المادة بعد إزالة اللهب.

يتطلب تقييم V-0 أدنى مستويات الأداء صرامةً. يجب أن تتمتع المادة بخاصية الإطفاء الذاتي السريع وألا تنتج قطرات مشتعلة. كما تقوم بتتبع زمن اشتعال القطرات لتأكيد ما إذا كانت الجسيمات تشتعل في القطن أدناه.

معدات اختبار القابلية للاشتعال أفقياًأتتوضع العينة بشكل مسطح. تنتشر اللهب بشكل أببطء في هذا الاتجاه. تستخدم الاختبارات الأفقية لمواد الديكور الداخلي للسيارات، حيث يجب أن يكون معدل الاحتراق أقل من 100 مم/دقيقة. يتبع جهاز اختبار القابلية للاشتعال SPI هذا التكوين الأفقي ويخدم صناعة البلاستيك لضمان الجودة.

وقت تطبيق اللهب لاختبارات القابلية للاشتعال الأفقية لمواد الديكور الداخلي للسيارات هو تقريباً 15 ثانية.

تقيس طول الاحتراق المقبول بعد إزالة اللهب. تختار الصناعات المختلفة اتجاهات مختلفة. تعتمد الشركات المصنعة للإلكترونيات على الاختبارات العمودية للوحات الدوائر. تستخدم موردو السيارات الاختبارات الأفقية للوحات القيادة وأقمشة المقاعد. تختبر الشركات المصنعة للأجهزة الطبية بالطريقتين اعتماداً على غلاف المنتج.

أجهزة اختبار مؤشر الأكسجين المحدد

يقيس جهاز اختبار مؤشر الأكسجين المحدد الحد الأدنى لمستوى الأكسجين الذي يدعم الاحتراق. توضع العينة في بيئة خاضعة للرقابة ويتم ضبط مزيج الأكسجين والنيتروجين. يخبرك تركيز الأكسجين المحدد بمدى سهولة احتراق المادة في الهواء العادي. يعني تركيز الأكسجين المحدد الأعلى أن المادة تحتاج إلى مزيد من الأكسجين لتحترق.

يهح لك هذا الجهاز اختبار رقمًا واحدًا لمقارنة المواد. يمكنك ترتيب البلاستيك، والمنسوجات، والرغوات حسب مقاومتها للحريق. المواد ذات تركيز الأكسجين المحدود المرتفع تنطفئ ذاتيًا في الهواء المحيط. كما يتنبأ تركيز الأكسجين المحدود بالسلوك في الأماكن المغلقة. تتطلب كل من الطائرات والمركبات الآلية مواد ذات قيم مؤشر أكسجين مرتفعة. تساعدك نفس البيانات في اختيار المواد للمركبات الآلية والطائرات حيث يكون خطر الحريق حرجًا.

تنتج اختبارات قابلية الاشتعال هذه بيانات تدعم اختيار المواد عبر مختلف الصناعات. يجيب كل نوع من أجهزة الاختبار عن سؤال سلامة محدد.

اختبار نقطة الوميض درجة حرارة الاشتعال الذاتي

قياس نقطة الوميض

يحدد اختبار نقطة الوميض أدنى درجة حرارة تشتعل عندها الأبخرة عند تعرضها لهب. تساعدك هذه البيانات في تصنيف السوائل والغازات القابلة للاشتعال للتخزين والتعامل الآمنين. توجد طريقتان رئيسيتان: اختبار الكأس المفتوحة واختبار الكأس المغلقة.

تترك اختبارات الكأس المفتوحة، مثل اختبار كليفلاند للكأس المفتوح (ASTM D92-18)، سطح السائل مكشوفًا. وتتسرب الأبخرة بحرية، لذا يتطلب الاشتعال درجة حرارة أعلى. أما اختبارات الكأس المغلقة، مثل بينسكي-مارتنز (ASTM D93-20)، فتغلق العينة بغطاء. وتتراكم الأبخرة بالداخل، مما ينتج عنه قيم نقطة وميض أقل. وللمنتج نفسه، تكون نتائج الكأس المغلقة أقل بمقدار 5–10 °C من نتائج الكأس المفتوحة. وهذا يجعل بيانات الكأس المغلقة أكثر تحفظًا لتقييمات السلامة.

تحاكي طريقة الكأس المغلقة الظروف الحقيقية في البراميل أو الخزانات المغلقة. وتوفر تقريبًا أقرب لدرجة الحرارة التي يصل عندها الضغط البخاري إلى الحد الأدنى للاشتعالية. وبالنسبة لصحائف بيانات السلامة، عادةً ما تذكر قيم نقطة الوميض بالكأس المغلقة. وتحدد نقطة الوميض للمادة بشكل مباشر تصنيف الخطورة الخاص بها.

بالنسبة للسوائل اللزجة، يستخدم جهاز بينسكي-مارتنز الإجراء B. حيث يقوم بتسخين العينة بمعدل 1 إلى 1.5 °C في الدقيقة بينما يحرك مجداف باستمرار بمعدل 0–300 RPM. ويمنع ذلك تكون الطبقات السطحية ويضمن التسخين المنتظم. ويسجل نظام كشف إلكتروني الاشتعال تلقائيًا.

إن معرفة الحد الأدنى للاشتعالية والحد الأعلى للاشتعالية لمادة ما يحدد نطاق الخليط القابل للاشتعال لها. وتصف حدود الاشتعالية هذه نطاق التركيز الذي يمكن أن يتكون فيه خليط قابل للاشتعال. ويتطلب تحديد حدود الاشتعالية لكل مادة إجراء اختبارات دقيقة ومستمرة. ويساعدك فهم حدود الاشتعالية هذه على تقييم شدة الانفجار في سلامة العمليات. وتدير قيم نقطة الوميض المنخفضة إلى خطر حريق أكبر أثناء التداول.

تحديد درجة حرارة الاشتعال الذاتي

يحدد اختبار درجة الاشتعال الذاتي النقطة التي تشتعل عندها المادة دون شرارة خارجية. وهذا يختلف عن اختبار نقطة الوميض، الذي يتطلب مصدر إignition. يغطي معيار ASTM E659-15 طريقة الاختبار للمواد الكيميائية السائلة. وضع عينة في دورق مسخن ومراقبة درجة الاشتعال الذاتي التي يحدث عندها الاحتراق التلقائي.

تبلغ الحد الأدنى لدرجة الاشتعال الذاتي للغاز الطبيعي 600 °C. وتشعل البوليمرات الشائعة ذاتيًا عند قيم أقل. يشتعل البولي إيثيلين ذاتيًا عند 226 °C، ولبولي بروبيلين درجة اشتعال ذاتي تبلغ 201 °C. تساعدك درجة الاشتعال الذاتي للمادة في تحديد حدود التشغيل الآمنة في منشأتك.

ترتبط درجة الاشتعال الذاتي بحد أدنى لطاقة الإشعال. المادة ذات درجة الاشتعال الذاتي الأقل تحتاج إلى طاقة أقل لتشتعل تلقائيًا. هذا يؤثر على شدة الانفجار في العمليات الصناعية التي توجد فيها أسطح ساخنة. كما يحدد تركيز الأكسجين المحدود ما إذا كان يمكن تشكيل خليط قابل للاشتعال أو الانفجار.

جمع بيانات نقطة الوميض ودرجة الاشتعال الذاتي يمنحك صورة كاملة لمخاطر الحريق. تدعم هذه القيم تصميم المنتجات الأكثر أمانًا والامتثال للمعايير. يعد اختبار نقطة الوميض ودرجة الاشتعال الذاتي حجر الأساس لتقييم السلامة من الحرائق الصناعية.

أهمية اختبار القابلية للاشتعال

السلامة والامتثال

يمنحك اختبار القابلية للاشتعال البيانات التي تحتاجها للحكم على خطر الحريق الحقيقي. المادة التي تطفئ نفسها بسرعة وتقاوم انتشار اللهب تشكل خطرًا أقل في المبنى أو السيارة أو الجهاز. تستخدم هذه النتائج لتحديد المكان الذي يمكن فيه وضع المنتج بأمان وكيفية التعامل معه. بدون هذه المعلومات، ستخمن الأمان، والتخمين غير مقبول عندما تعتمد الأرواح على الإجابة.

يعتمد المنظمون أيضًا على هذه البيانات. بموجب لائحة منتجات البناء في الاتحاد الأوروبي، يجب على الشركات المصنعة عمومًا إصدار إعلان الأداء ووضع علامة CE قبل طرح معظم منتجات البناء في السوق. تعتمد أهلية الحصول على علامة CE على تلبية الخصائص الأساسية للمعيار المنسق المعمول به، بما في ذلك السلامة من الحرائق. يقوم EN 13501-1 بتقييم أداء رد الفعل تجاه الحريق، وتصنف نتائجه المنتجات إلى فئات أداء الحريق التي تؤثر بشكل كبير على مكان استخدام هذه المنتجات. تتوافق هذه الفئات مع الفئات الواردة في اللائحة المفويضة بشأن تصنيف رد الفعل تجاه الحريق، باستثناء أن EN 13501-1 لا يتضمن فئة "الكابلات الكهربائية" الإضافية الموجودة في اللائحة. ولذلك فإن أهمية اختبار القابلية للاشتعال تمتد إلى ما بعد مقاعد المختبر وتدخل في نطاق الوصول القانوني إلى السوق.

تصميم المنتجات وتقييم المخاطر

يستخدم المهندسون خصائص القابلية للاشتعال لتوجيه اختيار المواد في وقت مبكر من التصميم. إذا كان الغلاف البلاستيكي يجب أن يلبي تصنيف احتراق عمودي صارم، فإنك تختار تركيبة تطفئ نفسها بسرعة وتتجنب القطرات المشتعلة. إذا كانت مادة لوحة القيادة يجب أن تحد من معدل الاحتراق، فإنك تختار مادة اجتازت الاختبار الأفقي. تشكل هذه الخيارات المنتج النهائي قبل وقت طويل من بدء الإنتاج.

يعتمد تقييم المخاطر على الأرقام نفسها. وتخبرك بيانات نقطة الوميض ودرجة حرارة الاشتعال الذاتي بكيفية تصرف المادة أثناء التخزين والتعامل. وتحدد نقطة الوميض المنخفضة مخاطر حريق أكبر، لذلك تضيف ضوابط. وتأتي درجة حرارة الاشتعال الذاتي المنخفضة لتعني أن الأسطح الساخنة قد تتسبب في نشوب حريق دون الحاجة إلى شرارة. وتصنّع شركات مثل UTSدوليةنورد معدات اختبار قابلية الاشتعال لدعم منتجات أكثر أماناً والامتثال للمعايير. باستخدام معدات الاختبار المناسبة، يمكنك تحويل القياسات الخام إلى قرارات مدروسة تحمي المستخدمين وتلبي المتطلبات العالمية.

يقيس هذا الجهاز رد فعل الحريق. تقوم بتحضير العينات وإشعالها، ثم مراقبة سلوك الاحتراق. ينتج عن اختبار نقطة الوميض درجة حرارة الاشتعال الذاتي بيانات الاشتعال. تحدد نقطة الوميض أدنى درجة حرارة لاشتعال الأبخرة. تصنف قيمة نقطة الوميض هذه مخاطر السوائل. أنت تستخدم نتائج نقطة الوميض للتخزين الآمن. يستخدم اختبار نقطة الوميض طرق الكأس المفتوحة أو المغلقة. توفر نقطة الوميض للكأس المغلقة بيانات سلامة متحفظة. نقطة الوميض الأقل تعني خطراً أكبر. تشير نقطة الوميض إلى خطر حريق التعامل. يدعم قياس نقطة الوميض تصنيف المخاطر. تحدد نقطة الوميض ودرجة حرارة الاشتعال الذاتي ملف تعريف الأمان. توضح درجة حرارة الاشتعال الذاتي الاشتعال بدون شرارة وتؤثر على الحدود الآمنة وخطر الانفجار. تدعم معدات اختبار القابلية للاشتعال الموثوقة من UTS International السلامة.

الأسئلة الشائعة

ما الذي تقيسه معدات اختبار القابلية للاشتعال فعلياً؟

تقيس كيف يتفاعل المادة مع الحريق. تقوم بتسجيل وقت الاشتعال، ومعدل انتشار اللهب، ومدة الاحتراق، وسلوك الإطفاء الذاتي. تتابع المعدات أيضاً وقت لهب القطرات وما إذا كانت الجسيمات تشعل القطن أسفل العينة. تنتج هذه القياسات بيانات موضوعية لتصنيف سلامة الحرائق.

لماذا تعطي اختبارات اللهب العمودية والأفقية نتائج مختلفة؟

يغير الاتجاه طريقة انتشار اللهب. يمسك الجهاز العمودي بالعينة في وضع قائم، مما يجعل اللهب ينتشر للأعلى ويخلق ظروفاً أكثر قسوة. بينما يضع معدات اختبار قابلية الاشتعال الأفقية العينة بشكل مسطح، حيث ينتشر اللهب بشكل أبطأ. أنت تختار الاتجاه الذي يتطابق مع وضع منتجك في العالم الحقيقي.

كيف يختلف جهاز اختبار مؤشر الأكسجين المحدود عن اختبار الاحتراق؟

يحدد جهاز اختبار مؤشر الأكسجين المحدود الحد الأدنى لمستوى الأكسجين الذي يدعم الاحتراق. يمكنك ضبط مزيج الأكسجين والنيتروجين وملاحظة متى تتوقف المواد عن الاشتعال. يمنحك هذا تركيز الأكسجين المحدود، وهو رقم واحد لتصنيف مقاومة الحريق عبر اللدائن، والمنسوجات، والرغوات.

ما الفرق بين نقطة الوميض ودرجة حرارة الاشتعال الذاتي؟

يحدد اختبار نقطة الوميض أدنى درجة حرارة تشتعل عندها الأبخرة بوجود لاهب. بينما يحدد اختبار درجة حرارة الاشتعال الذاتي النقطة التي تشتعل عندها المادة دون الحاجة إلى أي شرارة. وتشير نقطة الوميض المنخفضة إلى مخاطر أكبر أثناء التعامل. أما انخفاض درجة حرارة الاشتعال الذاتي فيعني أن الأسطح الساخنة بمفردها يمكن أن تتسبب في نشوب حريق.

كيف تؤثر حدود القابلية للاشتعال على السلامة الصناعية؟

تحدد حدود القابلية للاشتعال نطاق التركيز الذي يمكن أن يتشكل عنده خليط قابل للاشتعال. تحتاج إلى كل من الحد الأدنى للقابلية للاشتعال والحد الأعلى للقابلية للاشتعال لتقييم المخاطر. تساعدك هذه القيم، إلى جانب الحد الأدنى لطاقة الاشتعال، على تقييم شدة الانفجار ووضع ضوابط تشغيل آمنة في منشأتك.

أي جهاز اختبار يناسب مادتي؟

يتعامل جهاز اختبار القابلية للاشتعال الأوتوماتيكي مع التوقيت الدقيق لللهب لاختبارات UL 94 الرأسية. بينما يُستخدم جهاز اختبار القابلية للاشتعال SPI لاختبار البلاستيك الأفقي. يعتمد اختيارك على المادة والقطاع الصناعي. حيث يتبع مصنعو الإلكترونيات والسيارات والأجهزة الطبية معايير وتوجيهات مختلفة.